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《山东冶金》 2000年第4期 莱钢3＃制氧分子筛自动控制系统 利 铭,史保峰 (莱芜钢铁集团有限公司自动化部,山东 莱芜 271104) 摘 要：根据莱钢3＃制氧分子筛的工艺要求,选 用Freelance 2000 DCS控制系统,可以完成分子筛区阀门的顺序控制、各阀门的位置反馈和 监控、电加热器温度控制、压力联锁控制、修改时间、异常报警打印等功能。 关键词：分子筛;顺序控制;位置反馈;温度控制 中图分类号: TP273+.5 文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2000)04-0053-03 Automatic Control System for Molsieve of No.3Oxygenmaking in Laiwu Iron and Steel Group Co.,Ltd LI Ming,SHI Bao-feng (Automatic Department of Laiwu Iron and Steel Group Co., Ltd.,Laiwu 271104 ,China) Abstract:This paper introducse the automatic control system fo r molsieve of No.3 oxygenmaking in Laiwu iron and steel Co.,Ltd.,including requirement of process control level,the hardware constitution,main functions,the dsigen thought of software. Key words:molsieve;order control;position feedback;tem perature control 莱芜钢铁集团有限公司(简称莱钢)6000m3/h制氧机是80年代末全套引进日本横河公司的设备。主工艺流程控制系统为基地式单回路控制,大型单体设备为PLC控制。由于仪表控制本身的局限性,无法完成较复杂工艺提出的要求,致使过程控制经常处于手动操作状态,产品质量和生产效率难以达到设计要求。为此1999年3月莱钢将主工艺流程控制改造为集散控制,并增加2台监控上位机。其中,针对分子筛部分原程序只是简单时间顺序控制、控制功能简单、操作复杂的缺点,进行重新设计,增加了实时监控、温度压力联锁控制、在线修改运行时间等功能,使控制进一步完善,操作简单方便。 1 分子筛工艺要求 分子筛的主要作用是吸附空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物、灰尘颗粒等。当分子筛吸附一定量的杂质后,会产生饱和现象,需用加温解吸再冷却的方法使它再生,恢复吸附能力。在实际工作中,压缩空气需连续不断进入精馏设备,因此需有两个分子筛,一个工作时,另一个再生,定时切换,交替工作。由于分子筛工作时进入分子筛的气体为从空压机出来的高压空气,而分子筛再生时所用的加热和冷却气体压力较低,因此两分子筛切换时需先均压,切换后对工作完毕的分子筛泄压后才能进行再生。分子筛运行时,不同阶段所需时间不同,对气体的压力、温度要求也不同,因此分子筛需严格按时序及联锁条件运行。 2 分子筛区控制系统硬件组成 此次改造所选用的控制系统为ABB公司Freelance2000 DCS控制系统。整个主工艺流程控制由2台过程控制计算机组成,一台为Digitool工程师站,用于系统组态和程序下装;1台为Digivis操作员,用于过程监控。该系统还包括模拟量输入、输出模块,数字量输入、输出模块,智能CPU模块等。其中模拟量输入点为128个;模拟量输出点为24个;数字量输入点为132个;数字量输出点56个。分子筛区控制部分示意图如图1所示。
分子筛区阀门动作由双向电磁阀驱动,位置反馈信号由接近开关提供,压力信号由横河1151智能压力变送器测量提供。电加热由四组可控硅组成,其出口温度由Pt1000电阻测量。 3 主要控制功能 根据分子筛区的工艺要求、Freelance2000控制系统控制功能特点和用户的需要,主要完成下列控制功能:分子筛区阀门的顺序控制,实现两分子筛的周期性运行;各阀门的位置反馈和监控,保证阀位和控制逻辑的一致性;电加热器温度控制,控制再生气温度;压力联锁控制,保护分子筛内部吸附剂结构;修改时间,方便调节各分子筛状态,保证分子筛安全运行;异常报警打印等。 4 控制软件设计思想 4.1 顺序控制 根据分子筛吸附剂吸附和再生的技术要求,确定分子筛吸附、再生(包括均压、泄压、加温、冷吹)等各阶段的时间及各阶段分子筛区阀门的开关状态。分子筛控制时序图如图2所示。正常情况下分子筛的运行周期为480min,通过控制各个阀门的不同状态,实现两分子筛的周期性运转。根据该时序图用梯形图的方式编辑分子筛区各阀门的顺序控制。 4.2 位置反馈和监控 为保证生产安全进行,分子筛区各阀门都设有状态位置反馈信号。它由现场电接近开关提 供,并由监控画面对阀门状态作动态显示。为便于区分两分子筛运行和再生状态,将两分子筛 及管道画面作为动态显示,同时将四组电加热器的情况也作成动态显示,方便了操作。
4.3 电加热器温度控制 分子筛电加热器由四组可控硅组成,分别为主加热器、辅1加热器、辅2加热器和控制加热 器。电加热器内部有一保护开关,出口处有两个温度测点,分别是1＃MS温度测点和2＃MS 温度测点,分别测加热器出口处再生气体温度,加热器的投运主要受这两点温度和分子筛运行阶段控制。此控制程序用梯形图方式编写实现,如图3所示。
4.4 压力联锁控制 由于吸附和再生的两分子筛内部压力相差很大,直接切换会破坏分子筛内部各层吸附剂结 构,因此切换前需要先均压。切换后对要再生的分子筛进行泄压,这部分控制设计为压力联锁 控制。均压时压力要高于4.5×105Pa,均压才能确认,否则分子筛程序将停止运行,同 时产生分子 筛异常报警;泄压时压力低于1.5×105Pa泄压确认,否则分子筛程序也将停止运行,同时 产生分子筛异常报警,压力确认后才能运行下一段程序。 4.5 修改时间 为适应工况需要,分子筛运行中需要延时、缩时,为此设计了专门的时间修改控制程序,可以随时在运行周期内任意修改时间。修改时间时,程序停止运 行,各阀门保持时间修改前状态;重新运行后,各阀门状态跳变到新时间状态。此控制程序 用梯形图方式编写实现,如图4所示。
5 系统特点 与原程序相比,该分子筛控制系统具有以下优越性:(1)提高了系统控制精度,降低了故障率。根据实际工况的需要,可随时在线修改分子筛各阶段运行时间,保证了工况的稳定,从而提高氧产品的纯度。(2)控制功能完善。压力、温度、阀门反馈等联锁和监控功能的增加,使操作简单方便,降 低了工人劳动强度,提高了生产率。(3)系统安全、稳定、可靠。系统运行至今,运行状态 一直良好。(4)控制策略先进,程序科学规范,易于维护。 该系统自1999年4月份正式投运,至今运行状况良好,性能可靠,控制优良,提高了氧气的纯度,降低了工人的劳动强度,收到了良好的经济效益和社会效益。 电炉钢继续增长 国际钢铁协会的报告称今天近34%的钢是由电炉厂生产的, 预计到2010年,电炉钢比重将上升至40%。 电炉钢的市场主要集中在不锈钢,工程用钢和普碳钢等领域,如螺纹钢、线材等。在20年的 时间里,电炉流程在碳钢长条产品、大型型材、优质条钢和线棒材等方面逐渐追上了联合企 业。中厚板和带卷的生产仍然是联合企业占据优势,但薄板坯连铸和直接轧制技术意味着 电炉也能够抢占这一市场。 今天,电炉在生产普通带钢,洁净度并没有达到最高。然而,这一领域内的竞争将更加激烈。 (程玉林) |
